請教一下如何計算克爾黑洞的溫度?

時間 2021-05-12 00:06:43

1樓:物理學徒妖妖夢

如果作Wick轉動,溫度就是虛時週期的逆。從如下形式的Kerr度規開始:

這裡不妨取 ,再用視界座標表示 :

這樣計算會簡單一些。在外視界處, ,關於 展開。經過一番計算,會得到如下形式的度規:

顯然 是共轉角座標,我們應當令 ,於是可以用 表示 ,那麼再經過一番計算,就會得到如下形式的度規:

作Wick轉動後與二維極座標度規比對,從角座標的週期為 ,得到虛時 的週期,取逆就得到溫度:

2樓:

非常熟悉的話確實有賊快捷的辦法。快捷到像球對稱那些那麼簡單。

這個是可以用來直接看出視界位置的那個部分。用上就有

熵正比於視界面積。用合適的積分就行,寫完積分式別急著積,記得先把 取為 . 結果是 .

不熟悉的話會疑惑為什麼 代替了球對稱時空 裡 的角色. 只好耐心點慢慢來了。

個人喜歡用Eddington座標算。Eddington座標系下Kerr時空的線元是

很容易就能看出 和 就是Killing向量場。它們的特定線性組合才是在視界處切於視界的那個Killing向量場 . 外視界的 是 ,內視界的 是 .

這裡只關心外視界。內視界的,用一樣的辦法也能處理。

於是,只要算 ,然後再求導就行。由於跟已有回答重複,我就不細說了,照著算就行。

"..."的部分在視界處是0,不用管。公升指標後有奇效

所以 .

另外,用 平推過去也是一樣的

感謝群友指點公式編輯

Eddington座標系的好處是方便看出在視界上正比於 . 如果從Bolyer-Lindquist座標系出發怎麼換成Eddington座標系呢?

, 看逆變度規會方便得多。甚至還可以順手把一開始賊快捷的演算法找出來。用這個相當少見的寫法

.把帶pole的,只跟 相關的部分分離出來

看pole就能找到將要切於視界的Killing向量場。pole是由 來的

跟球對稱的比一比

,***與 相當的應該是 . 邏輯上的gap用自己的思考填上吧。

找變換到Eddington座標系的座標變換,思路就是以消掉pole為目的。最簡單的做法是

逆變度規的分量很容易算。舉個例子,

這是多了非對角的。消掉pole的例子是

其他的類似。至於度規的分量,要算就慢慢算吧。

以上です。

3樓:Trivial

在boyer-Lindquist座標系下寫出度規的形式其中 , , , .

它具有兩個視界 ,其中外視界是存在熱力學的,對於Kerr黑洞,在視界處的類光向量是

其中 表面引力定義為

在Kerr黑洞這個度規下直接計算 .求導,因為視界處 .

. 進行一番化簡可以求出表面引力的值

關於熵,在愛因斯坦引力下不管是什麼解都是和面積成正比的.

截面度規

. 也可以利用關係 ,都化作質量的表示式,更容易的看出熱力學關係。

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